EL GENOMA HUMANOEL GENOMA HUMANO

Dra. Estela Tango

Docente: Genética

Genoma humano Genoma humano Un genoma es todo el material genético, es el juego completo de instrucciones hereditarias, para la construcción y mantenimiento del organismo, y pasar la vida a la siguiente Generación.

GENOMAGENOMA

(del griego ge-o: que genera, y -ma: acción) del Homo sapiens. Está compuesto por 24 secuencias cromosó- micas distintas (22 autosomas + 2 cromo-

somas sexuales: X, Y) con un tamaño total aprox. 3200 millones de pares de bases de ADN (3200 Mb) que contienen unos 20.000-25.000 genes.

La secuencia de ADN que conforma el genoma humano contiene codificada la información necesaria para la expresión, alta-mente coordinada y adaptable al ambiente, del proteoma humano, es decir, del conjunto de proteínas del ser humano.

ADNADN

La doble cadena de DNA se forma por la unión de nucleótidos (fosfato, azúcar y base nitrogenada) que se atraen fuertemente mediante puentes de H.

ESTRUCTURA DEL ADNESTRUCTURA DEL ADN

ÁCIDOS NUCLEICOSÁCIDOS NUCLEICOS

Replicación del ADNReplicación del ADN Replicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN

duplicarse, de una molécula de ADN única se obtienen dos o más "clones“.

Este proceso puede dividirse en 3 fases:

*Iniciación: La topoisomerasa desenreda el ADN y la helicasa rompe los puentes de hidrógeno que mantienen unida la doble hélice. Las proteínas SSB estabilizan el ADN impidiendo así que se forme de nuevo la doble hélice.

*Elongación: Una polimerasa sintetiza la nueva cadena de ADN

emparejando los nucleótidos correspondientes del ADN molde. Una primasa cataliza formación del cebador, esto determinará

el punto donde la polimerasa comienza a añadir nucleótidos. En cada horquilla de replicación se van formando dos copias

nuevas a partir del cebador sintetizado (en dos hebras ADN).

Debido a unidireccionalidad de la polimerasa (5’ a 3’) , la replicación es continua en la hebra adelantada (conductora); y discontinua en la hebra rezagada, dando lugar fragmentos de Okazaki.

*Terminación:

El final de la replicación se produce cuando la polimerasa se encuentra con una secuencia de terminación..

EN RESUMEN:EN RESUMEN:PROTEÍNAS EN LA REPLICACIÓN DEL ADNPROTEÍNAS EN LA REPLICACIÓN DEL ADN

1. HELICASAS. Se unen a la cadena y provocan la separación de las dos hebras de ADN.

2. PROTEÍNAS SSB (single stranded binding). Se unen como un tetrámero a la estructura generada por las helicasa para estabilizar el ADN. La replicación es 100 veces más rápida cuando estas proteínas se unen a las cadenas simples de ADN.

3. GIRASAS. Cataliza la formación de superenrrollamientos negativos para ayudar al desenrrollamiento de la cadena.

4. ADN-POLIMERASAS. Tres tipos con las funciones vistas anteriormente (sintetiza la nueva cadena de ADN).

5. PRIMASA. Sintetiza cortos fragmentos de ARN denominados cebadores (“primer” en inglés) que son utilizados como inicio para la síntesis de la cadena de ADN. Requiere un extremo 3’-OH libre.

6. ADN-LIGASA. Forma enlaces fosfodiéster entre grupos 3’-OH y fosfato para unir fragmentos de ADN que se van sintetizando de modo discontinuo.

Replicación semiconservativaReplicación semiconservativa Se originan dos moléculas de ADN, cada una de ellas

compuesta de una hebra de el ADN original y de una hebra complementaria nueva. Es decir, el ADN se forma de una hebra vieja y otra nueva, las hebras existentes sirven de molde complementario a nuevas.

LA EXPRESIÓN DE LA LA EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICAINFORMACIÓN GENÉTICA

TRANSCRIPCIÓNTRANSCRIPCIÓN Gen: unidad de DNA que contiene información para

especificar la síntesis de una única cadena polipeptídica o RNA funcional.

Síntesis RNA El lenguaje de DNA (A,T,G,C) es transcripto a RNA

(A,U,G,C)

Hebra de DNA sirve de molde o patrón y determina el orden de los rNTP (ribonucleótido trifosfato) en el RNA.

RNA se sintetiza en dirección 5´3´

Bases del DNA forman pares de bases con los rNTP que luego se polimerizan por RNA polimerasa

Ataque nucleofílico del O 3´en la cadena creciente de RNA sobre el fosfato α enlace fosfodiéster y libera un pirofosfato

ETAPAS EN LA TRANSCRIPCIÓNETAPAS EN LA TRANSCRIPCIÓN

ETAPAS EN LA TRANSCRIPCIÓNETAPAS EN LA TRANSCRIPCIÓN Iniciación

RNA polimerasa reconoce y se une al promotor Factores de transcripción (factores proteícos) Disocia las hebras de DNA así las bases están disponibles

para el apareamiento.

Elongación RNA polimerasa se mueve a lo largo del DNA molde RNA polimerasa añade rNTP por el extremo 3´ RNA se sintetiza en dirección 5´3´ 14 pares de bases (burbuja de transcripción) Velocidad de síntesis del RNA se da 1000 nucleótidos por

minuto a 37ºC. Terminación

Transcripto primario se libera de la RNA polimerasa RNA polimerasa se libera del DNA molde.

TRADUCCIÓNTRADUCCIÓN

Traducción Proceso en que se usa la secuencia de nucleótidos de un mRNA para ordenar y unir aa en una cadena polipeptídica.

Eucariotas•mRNA transporta la información génica codones•tRNA Clave para decifrar los codones anticodones.•rRNA unión con proteínas forman ribosomas

Codigo genético triplétes (codones) 64 codones

61 aa específicos 3 codones de terminación

Código degenerado más de un codon un mismo aa

Sintesis inicia aa Metionina (AUG) GUG bacterias CUG eucariontes

UAA-UGA-UAG Codones de terminación

EL CÓDIGO GENÉTICOEL CÓDIGO GENÉTICO

Empaquetamiento Empaquetamiento de los cromosomasde los cromosomas ADN eucariota se presenta en 2 formas. 1.La Cromatina que es la forma no empaquetada ("uncoiled") y tiene un 50% de proteínas.2. Los Cromosomas que son ADN y proteínas empaquetados("coiled") formados durante primeros estadíos de división celular.

•Las proteínas asociadas al ADN se conocen como histonas.•Histonas, sintetizadas en cantidad durante la fase S del ciclo cel. •Una de las funciones de esas proteínas se relaciona con empaquetamiento del ADN en la forma del cromosoma (2 metros de ADN de célula humana, empaquetados en 46 cromosomas).•El nucleosoma es la unidad fundamental de "empaquetamiento" del ADN eucariótico.

Replicación del cromosoma Replicación del cromosoma de los eucariotasde los eucariotas

El ADN eucariota tiene muchas horquillas de replicación y también síntesis bidireccional.

El ADN eucariota se sintetiza mucho mas lentamente que el procariota, en humanos, a unos 50 nucleótidos por segundo y por horquilla de replicación.

Luego de la replicación el nuevo ADN se asocia inmediatamente con histonas

Constitución del Genoma HumanoConstitución del Genoma Humano El término genoma se usa para referirse a todos los alelos

que posee un organismo. Homo sapiens tiene 3.5 X 109 pares de bases. Mucho del ADN de cada célula no tiene función o no es

conocida. Solo 10% del ADN eucariota codifica para prot. 50% ADN eucariota corresponde secuencia nucleotídicas

repetidas. Las secuencias que codifican proteínas (exones) están

interrumpidas por regiones que no codifican (intrones)

La mayor parte de genes estructurales de eucariotas contienen intrones. Si bién se transcriben, estos son cortados antes de la sínteis proteica. El ARN sufre un proceso de edición, en el caso de un mARN.

El número de intrones varía para cada gen. Cuanto mas complejo y reciente evolución el organismo,

mas numerosos y grandes los intrones. Exones codifican dif. regiones funcionales de proteínas.

Organización del Genoma HumanoOrganización del Genoma Humano

Genoma nuclear Genoma nuclear y mitocondrialy mitocondrial

El genoma humano, constituido por un genoma nuclear (más importante) y otro genoma mitocondrial.

El genoma nuclear, dispuesto en forma lineal (genoma humano).

Constituido por más de 3.000 millones de pares de bases (o nucleótidos) conteniendo aproximadamente unos 80.000 genes.

El otro es genoma mitocondrial, ubicado en la matriz mitocondrial.

La organización de ambos genomas son radicalmente diferentes.

El genoma mitocondrial está constituido por unos 16.600 pares de bases, conteniendo 37 genes y con una disposición circular.

TIPOS DE ADN

DE COPIA ÚNICA DNA REPETITIVO

75% genoma

Genes de proteínas

Disperso repetitivo Satélite

SINEs

LINEs

90-500 pb

7000 kb

15% genoma Alfa

Minisatélite

Microsatélite

171 pb

20-70 pb

2,3,4 pb

ADN de copia ADN de copia únicaúnica

Representa entre 50-70% del total de material genético. El DNA de copia única, compuesto en pequeña parte

por los genes o secuencias codificantes, y una mayoría de DNA no codificante.

Los genes están compuestos por exones e intrones (zona estructural) y una región reguladora.

El DNA no codificante incluye los intrones, los cuales son el DNA que entrecorta los fragmentos codificantes de los genes (intrones no codifica proteína).

DNA repetitivo o secuencias DNA repetitivo o secuencias repetidasrepetidas

El DNA repetitivo son secuencias de DNA que se repiten muchas veces a lo largo del genoma.

Representan entre el 20-50% del total de material genético. DNA repetitivo es DNA codificante y DNA no codificante. El DNA codificante puede estar agrupado en regiones

concretas del DNA (codifican proteínas o RNA) o DNA (codifican proteínas o RNA) o disperso.

ADN no codificanteADN no codificante El DNA no codificante también se puede presentar

agrupado o disperso. El DNA repetitivo agrupado en tándem es un DNA que

aparece desde varios miles de veces, incluso 2,5 millones de veces (DNA altamente repetitivo).

Aparecen en regiones heterocromáticas, siempre en repeticiones y es denominado DNA satélite.

MinisatélitesMinisatélites

Compuesta por una unidad básica de secuencia de 6-25

nucleótidos que se repite en tándem generando secuencias de entre 100 y 20.000 pares de bases, el genoma humano contiene aproximadamente unos 30.000 minisatélites.

•Compuestos por secuencias básicas de 2-4 nucleótidos, cuya repetición en tándem origina secuencias de menos 150 nucleótidos. Ej. son dinucleótido CA y el trinucleótido CAG.•Pueden identificarse mediante PCR..

Microsátelites

ADN. Análisis de microsatélites en distintas muestras biológicas de un mismo animal. Todas las muestras biológicas presentan el mismo perfil de microsatélites, con lo cual se puede certificar la trazabilidad

del animal en toda la cadena de producción de la carne.

ADN repetitivo dispersoADN repetitivo disperso Repeticiones dispersas por todo

el DNA, son: SIME (Elementos Nucleares

Interpuestos Cortos) y LIME (E. Nucleares Interpuestos Largos).

SIME. Tienen de 100-500 pb. Mas conocidas son secuencias Alu

que tienen diana para rotura con endonucleasas de restricción.

LIME. Tienen varios miles de pb. La característica es la LINE1 cuya función es desconocida.

Estas secuencias regulan la expresión de muchos genes.